25792

بررسي تاثير متاكائولن و سرباره كوره بلند روي خواص فيزيكي و مكانيكي سيمان پرتلند

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد - سراميك

1397

1400/9/6

دكتر ميركاظمي؛‌ دكتر نقي زاده

مواد و متالورژِي

به منظور كاهش گاز گلخانه‌اي CO2 حاصل از تجزيه كربنات كلسيم در حين پخت كلينكر سيمان، تدابير مختلفي به كار رفته است كه يكي از آن‌ها افزودن مواد معدني طبيعي و باطله‌هاي صنعتي حين آسياب كردن كلينكر و تهيه سيمان‌هاي مخلوط مثل پوزولاني و سرباره‌اي است؛ سيستم مخلوط دوتايي و چندتايي مواد افزودني نيز مدنظر قرار گرفته است. هدف از اين پژوهش، افزودن سيستم دوتايي متاكائولن و سرباره كوره بلند ذوب‌آهن به سيمان پرتلند به مقدار مجموع مخلوط 15 درصد وزني و بررسي تاثير آن‌ها بر خواص فيزيكي و مكانيكي سيمان پرتلند در بازه‌هاي زماني 3، 7 و 28 روزه مي‌باشد. جهت شناخت تركيب شيميايي و مينرال‌هاي موجود در مواد اوليه، آزمونهاي پراش پرتو ايكس (X-Ray Diffraction) و فلوئور سانس اشعه ايكس (X-Ray Fluorescence) در مورد آنها صورت گرفت. به منظور حصول متاكائولن، كائولن به مدت 2 ساعت در دماي 800 درجه سانتيگراد قرار گرفت. جهت اطمينان از خروج گروه‌هاي هيدروكسيل در طي اين عمليات حرارتي، كائولن و متاكائولن توسط آناليز تبديل فوريه مادون قرمز (Fourier Transform Infrared Spectroscopy)، آناليز حرارتي افتراقي (Differential Thermal Analysis) و آناليز توزين حرارتي (Thermal Gravimetric Analysis) قرار گرفتند. بررسي و مقايسه نتايج دو نمونه كائولن و متاكائولن نشان داد كه پيوندهاي OH در دماي 400 درجه سانتيگراد شروع به شكسته شدن مي‌كنند و در دماي 800 درجه سانتيگراد، گروه هيدروكسيلي در متاكائولن وجود ندارد؛ با ساخت تركيب‌هاي حاوي سيمان و 15 درصد وزني سرباره، سيمان و 15 درصد وزني متاكائولن و در نهايت سيمان و 5/7 درصد سرباره و 5/7 درصد متاكائولن، اثر اين جايگزيني‌ها بر محصولات هيدراتاسيون سيمان پرتلند بررسي شد. نتايج آزمون پراش اشعه ايكس نشان دهنده كاهش و يا ثبات فاز پرتلنديت در گذر زمان بود. در آناليز حرارتي افتراقي، پيك جذب مربوط به تجزيه فاز پرتلنديت، با گذر زمان كوچكتر مي‌شد كه نشان دهنده مصرف اين فاز در اثر فعاليت پوزولاني مواد جايگزين است. اين اتفاق در آناليز توزين حرارتي، به صورت كاهش وزن در محدوده دمايي 400 تا 550 درجه سانتيگراد نمايان مي‌شود؛ بدين صورت كه با فعاليت پوزولاني بالاتر و مصرف بيشتر فاز پرتلنديت، كاهش وزن در اين محدوده كمتر است. تست استحكام فشاري، نشان داد كه استفاده همزمان از سرباره و متاكائولن در سيمان، باعث افزايش 13 درصدي استحكام قطعه نسبت به نمونه شاهد بعد از گذشت 28 روز مي‌شود و به عدد 42 مگاپاسكال مي‌رسد. واژه‌هاي كليدي: سيمان، سرباره، متاكائولن، مواد جايگزين سيمان، هيدراتاسيون

1400/10/03

Investigation of the effect of metakaolin and blast furnace slag on the physical and mechanical properties of Portland cement

11/27/2022 12:00:00 AM

In order to reduce CO2 emissions from the decomposition of calcium carbonate during the firing of cement clinker, various measures have been used, one of which is the addition of natural minerals and industrial tailings while grinding clinker and preparing mixed cements such as pozzolanic heads; A dual and multiple additive mixing system is also considered. The aim of this study was to add a dual system of metakaolin and blast furnace slag to Portland cement with a total mixture of 15% by weight and to investigate their effect on the physical and mechanical properties of Portland cement at intervals of 3, 7 and 28 days. To identify the chemical composition and minerals in the raw materials, X-ray diffraction and X-ray fluorescence tests were performed on them. In order to obtain takaolin, kaolin was exposed to 800 ° C for 2 hours. To ensure the release of hydroxyl groups during this heat treatment, kaolin and metakaolin were subjected to Fourier Transform Infrared Spectroscopy, Differential Thermal Analysis and Thermal Analysis. Examination and comparison of the results of kaolin and metakaolin showed that OH bonds start to break at 400 ° C and there is no hydroxyl group in metakaolin at 800 ° C; By making compounds containing cement and 15% by weight of slag, cement and 15% by weight of metakaolin and finally cement and 7.5% of slag and 7.5% of metakaolin, the effect of these alternatives on Portland cement hydration products was investigated. The results of X-ray diffraction test showed a decrease or stability of the portlandite phase over time. In differential thermal analysis, the adsorption peak related to the decomposition of Portlandite phase decreases over time, which indicates the consumption of this phase due to the pozzolanic activity of alternative materials. This occurs in heat weighing analysis as weight loss in the temperature range of 400 to 550 ° C; Thus, with higher pozzolanic activity and more consumption of Portlandite phase, weight loss is less in this range. Compressive strength test showed that the simultaneous use of slag and metakaolin in cement increases the strength of the piece by 13% compared to the control sample after 28 days and reaches 42 MPa.

سيمان، سرباره، متاكائولن، مواد جايگزين سيمان، هيدراتاسيون